肉豆蔻油提取工艺及其功能作用研究进展

贺志荣，宋继敏，赵三虎，范建凤，赵二劳

(忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000)

肉豆蔻(MyristicafragransHoutt.)又名肉果、玉果等，为生长于热带地区的肉豆蔻科常绿植物，多分布于印度尼西亚、马来西亚、西印度群岛和巴西等地，我国台湾、广东、广西、海南和云南等地亦有引种栽培[1]。肉豆蔻种仁、种皮气味芳香独特，为药食两用食品[2]，是我国常用调味佳品和中药。肉豆蔻作为调味佳品，具有袪腥增鲜的作用，常用于煲汤、香肠、糕点、鱼肉制品以及焙烤制品等的调味[3]；作为中药，其味辛、微苦、性温，具有温中行气、涩肠止泻等功效，用于脾胃虚寒、久泻不止、脘腹胀痛、食少呕吐、宿食不消等症[4]。现代科学研究表明，肉豆蔻油(包括挥发油与脂肪油)是肉豆蔻的主要功能成分[5,6]，具有抗氧化、抑菌、抗癌、保肝等多种功能作用。研究肉豆蔻油的提取工艺及其功能作用，对肉豆蔻油功能产品的开发应用以及肉豆蔻高附加值利用具有重要的现实意义。目前，我国学者对肉豆蔻油的提取工艺及其功能作用进行了一定的研究，也取得了一些成果，本文对此进行了梳理、总结、概述，并展望了其研究方向，为肉豆蔻油功能产品的开发应用及肉豆蔻油的进一步研究提供了依据和参考。

1 肉豆蔻油(包括挥发油与脂肪油)提取工艺

目前国内有关天然产物中油的提取方法研究应用不少[7,8]，但有关肉豆蔻中油的提取方法研究仅有水蒸气蒸馏、超临界CO2萃取、亚临界萃取、微波辅助提取和超声辅助提取。

1.1 水蒸气蒸馏提取工艺

水蒸气蒸馏是指将含有挥发性成分的原料与水共蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一起馏出，经冷凝后获取挥发性成分的提取方法。水蒸气蒸馏法是目前常用的植物挥发油提取方法。付敏东等[9]研究了肉豆蔻中挥发油水蒸气蒸馏提取，通过正交试验优化的最佳工艺为：肉豆蔻以水浸泡8 h，与水配量比1∶10，蒸馏时间5 h，该工艺下肉豆蔻挥发油得率为6.10%。杨红艳等[10]采用均匀设计法优化的肉豆蔻挥发油水蒸气蒸馏的最佳工艺条件为：肉豆蔻粉碎粒径4～10目，加14倍量水，浸泡时间1 h，蒸馏提取6 h，该工艺条件下肉豆蔻挥发油的提取率为6.33%。袁子民等[11]确定的肉豆蔻挥发油水蒸气蒸馏提取的最佳工艺条件为：肉豆蔻粉碎粒径20～40目，加12倍量水，浸泡1.5 h，蒸馏提取5 h，该工艺条件下肉豆蔻挥发油的提取率为7.01%。另外，弓宝等[12]研究了肉豆蔻叶中挥发油水蒸气蒸馏提取，优化的最佳工艺条件为：肉豆蔻叶粉碎过100目筛，加10倍量水，浸泡2 h，蒸馏提取8 h，该工艺条件下肉豆蔻叶挥发油的提取率为12.59%。水蒸气蒸馏法提取肉豆蔻挥发油具有设备简单、易操作、成本低、产量较高等优点，但也存在原料易受热、易焦化，所得挥发油芳香气味变味，使其应用价值降低等问题。

1.2 超临界CO2萃取工艺

超临界CO2萃取分离是利用超临界CO2强的溶解能力，从植物原料中萃取出有效成分，再通过减压分离将其释放出来。超临界CO2萃取是一种植物挥发油提取广泛应用的先进技术。屠雄彪等采用正交试验对肉豆蔻挥发油超临界CO2萃取工艺进行了优化，确定的最佳工艺为：肉豆蔻粉碎成粗粉，萃取压力12 MPa，萃取温度40 ℃，萃取时间2 h，该工艺下肉豆蔻挥发油得率为11.1%。刘军军等研究确定的肉豆蔻挥发油超临界CO2萃取最佳工艺为：CO2流量22 L/h，萃取压力32 MPa，萃取温度55 ℃，萃取时间3.0 h，此工艺条件下肉豆蔻挥发油得率为43.8%。陈杰明等[13]则研究了肉豆蔻油树脂超临界CO2萃取，得到的较佳萃取工艺为：CO2泵频率20 Hz，萃取压力30 MPa，萃取温度50 ℃，萃取时间2.0 h，此萃取工艺条件下，肉豆蔻油树脂得率在46%左右。超临界CO2萃取肉豆蔻油，虽存在对设备要求高、一次性投资费用较高、操作技术要求高等问题，但因该工艺萃取率高、过程易控制、萃取温度低、产品无溶剂残留、安全性高、可实现萃取和分离合二为一等优势，目前在国内外工业上植物油萃取中应用较多，故极有必要在肉豆蔻油的萃取中深入研究。

1.3 亚临界萃取工艺

亚临界萃取是利用溶剂(水或有机溶剂)在亚临界状态下对原料中有效成分较高的溶解性，实现有效萃取，再通过减压蒸发将溶剂由液态转变为气态，实现溶剂与目标提取物分离，从而得到目标提取物[14]。亚临界萃取技术是一种新兴的“绿色”提取技术。有关肉豆蔻油的亚临界萃取国内研究较少，目前仅有文献1篇。杨中民等[15]通过正交试验对肉豆蔻油的亚临界萃取工艺进行了优化，确定的最佳工艺条件为：以正丁烷为萃取剂、原料粉碎度40目，萃取温度50 ℃，萃取次数5次，萃取时间60 min，该工艺条件下肉豆蔻出油率可达36.87%。亚临界萃取技术设备简单、萃取时间短、产品得率高、品质好，适于工业化大规模生产，值得在肉豆蔻油提取中大力研究应用。

1.4 微波辅助提取工艺

微波辅助提取是利用物质吸收微波能的能力不同，物质被选择性加热，使物质细胞内瞬间产生高温高压，导致细胞壁破裂，减少了传质阻力，促使有效成分快速溶出。刘辉等[16]研究了肉豆蔻油的微波辅助提取，采用响应面法优化的工艺条件为：以乙酸乙酯为提取剂，液料比10.3 (mL/g)，微波功率325 W，微波时间154 s，此工艺条件下肉豆蔻油得率为27.24%。郑福平等[17]采用无溶剂聚焦微波提取肉豆蔻挥发油，确定的较佳工艺条件为：微波辐射功率200 W，分别辐射0.5，0.75，1.0 min各3次，每次辐射间隔1.0 min，肉豆蔻挥发油提取率为8.23%。李荣等[18]则研究了微波辅助水蒸气蒸馏肉豆蔻挥发油，得到在微波功率300 W、料液比1∶10 (g/mL)的条件下，提取时间为1.0 h，肉豆蔻出油率为6.9%，较相同料液比下，单纯水蒸气蒸馏2.5 h，肉豆蔻出油率6.3%，提取时间大大缩短，挥发油提取率也有所提高。微波辅助提取选择性好、重现性高、溶剂用量少、提取时间短，是值得推广的肉豆蔻油提取方法。

1.5 超声辅助提取工艺

超声辅助提取是利用超声波的强烈空化效应及其他效应，破坏原料细胞壁，增强溶剂穿透力，实现有效成分高效提取的技术。目前国内有关肉豆蔻油超声辅助提取的研究不多，仅有文献2篇。刘辉等[19]采用超声辅助提取肉豆蔻油，探索了最佳提取工艺参数，结果表明最佳工艺条件为：以乙酸乙酯为提取剂，超声功率75 W，超声温度59 ℃，超声提取39 min，此工艺条件下肉豆蔻油提取得率为27.90%。另外，刘军军等[20]采用超声波协同微波提取肉豆蔻油，优化的最佳工艺条件为：以乙酸乙酯为提取剂，液料比10.2 (mL/g)，超声波功率50 W，微波功率293 W，提取时间149 s，该工艺条件下肉豆蔻油提取率为29.18%。超声辅助提取具有提取时间短、提取温度低、节约能源、提取率高等特点，有必要进一步研究应用。

2 肉豆蔻油的功能作用

2.1 肉豆蔻油抗氧化作用

付敏东等采用清除DPPH·法研究了肉豆蔻挥发油的抗氧化作用，结果表明：肉豆蔻挥发油对DPPH·有明显的清除作用，在实验浓度范围内，随着肉豆蔻挥发油浓度的增加，对DPPH·的清除能力增强。表明肉豆蔻挥发油具有较强的清除自由基，即抗氧化作用。马可等[21]通过清除DPPH·和铁离子还原/抗氧化能力法(FRAP)测定了肉豆蔻挥发油的体外抗氧化活性，结果表明：肉豆蔻挥发油具有显著的抗氧化和清除自由基能力。黄赛金等研究了肉豆蔻挥发油抗花生油氧化作用，发现在35 d的贮藏期内，添加肉豆蔻挥发油的花生油过氧化值和酸值极显著低于空白对照组(P<0.01)，且显著低于BHT组，表明肉豆蔻挥发油具有明显的抑制油脂过氧化能力，即抗氧化作用。综上可知，肉豆蔻挥发油具有较强的清除自由基抗氧化作用。

2.2 肉豆蔻油抑菌作用

付敏东等以金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、黑曲霉菌和酵母菌等为供试菌，研究了肉豆蔻挥发油的抑菌作用，结果表明：肉豆蔻挥发油对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、酵母菌和黑曲霉菌的抑菌圈直径分别是15.12，11.15，11.35，8.80 mm。对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的MIC>15.63 mg/mL；对酵母菌的MIC>31.25 mg/mL；对黑曲霉菌的MIC>125.00 mg/mL，表明肉豆蔻挥发油对细菌和酵母菌具有很强的抑制作用，对霉菌具有一定的抑制作用，肉豆蔻挥发油是一种天然广谱抗菌剂。黄赛金等研究发现，肉豆蔻挥发油对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌及酿酒酵母的MIC分别为5.0，120.0，150.0，10.0 mL/L；抑菌圈直径分别为13.46，11.59，10.52，12.15 mm，表明肉豆蔻挥发油具有一定的抑菌作用。唐裕芳等[22]采用平板扩散法研究了肉豆蔻挥发油对6种细菌和6种真菌的抑菌活性，结果表明：肉豆蔻挥发油对6种细菌均具有较强的抑制作用，对6种真菌具有一定抑制作用。另外，胡杰等[23]研究发现，肉豆蔻挥发油具有较强的抗细菌和抗真菌活性。综上可知，肉豆蔻挥发油具有一定的抑菌作用。

2.3 肉豆蔻油抗肿瘤作用

王远志等[24]研究了2种肉豆蔻挥发油对人体癌细胞HepG-2、SGC-7901和KB体外增殖的抑制作用，发现2种肉豆蔻挥发油对3种供试癌细胞的体外增殖均有一定的抑制作用，且呈一定剂量依赖性。圆形肉豆蔻挥发油对HepG-2、SGC-7901、KB的IC50分别为308，311，378 μg/mL；长形肉豆蔻挥发油对HepG-2、SGC-7901、KB的IC50分别为325，246，362 μg/mL，表明肉豆蔻挥发油具有一定的抗肿瘤作用。

2.4 肉豆蔻油的其他功能作用

张子英等[25]应用离体心脏缺血再灌注损伤模型，研究了肉豆蔻挥发油对大鼠离体心脏的保护作用，发现与缺血再灌注损伤模型组相比，肉豆蔻挥发油组大鼠的心脏心律、冠脉流量恢复良好，能有效降低心肌丙二醛含量，增加超氧化歧化酶含量，表明肉豆蔻挥发油可促进缺血再灌注损伤心肌的恢复，保护心脏。赵润英等[26]研究发现，给小鼠灌胃给药肉豆蔻挥发油，其肝脏微粒体细胞色素P450、细胞色素B5和血清谷胱甘肽转移酶含量显著增加，而肝脏丙二醛含量明显降低，且呈一定的剂量依赖性，表明肉豆蔻挥发油对小鼠微粒体细胞色素P450具有诱导作用。

3 展望

肉豆蔻油是肉豆蔻中重要的功能成分，在食品、医药、日化和卫生等领域具有广阔的应用前景，提取并开发应用肉豆蔻油具有显著的社会效益和经济效益。目前我国学者对肉豆蔻油提取及其功能作用研究不少，也取得了一定成果，但总体而言，相关研究还不够系统、深入，与肉豆蔻油产业化生产的需求还有很大差距。因此，今后肉豆蔻油的研究：一方面应学习借鉴其他天然产物中油的提取技术，深入开展肉豆蔻油的提取工艺研究，在肉豆蔻油的提取中尝试应用其他现代提取技术，创新肉豆蔻油提取工艺，实现肉豆蔻油的高效提取；另一方面应系统开展肉豆蔻油功能作用的研究，明确肉豆蔻油的功能作用，扩大肉豆蔻油的应用范围，实现合理有效、高值化利用肉豆蔻油。另外，要积极开展肉豆蔻油功能成分的研究，理清肉豆蔻油的构效关系、作用机理，为肉豆蔻油的高值化应用奠定理论基础，由此实现肉豆蔻油从实验室研究走向产业化生产。